高速公路電力監控智能化創新管理技術研究

王誠

（福建自成億建設工程有限公司，福建 福州 350000）

最近幾年來，中國交通事業取得了突破性發展，目前已經形成了一個完善的高速公路網，不僅實現了各城市之間的溝通交流，還間接推動了中國社會經濟的快速發展。在中國高速公路向著智能化和電力化發展的今天，電力控制智能化技術逐漸得到了廣泛應用和快速發展，從整體這一角度來看，目前應用已經接近成熟，不僅促進了高速公路運輸能力的增強，實現高速公路使用壽命的延長，同時在電量負擔方面也實現了有效減少。本文圍繞著以高速公路建設為內容，對電力監控智能化管理技術的應用展開了詳細分析和討論，僅供參考。

1 關于綜合電力監控系統的介紹

從當前高速公路電力監控智能化管理中可以看到，綜合電力監控系統這一智能化管理技術的應用最為常見，就目前來看，已經達到了普及應用的發展現狀。基于電力控制智能化管理技術的應用下，在一定程度上能夠將高速公路運行中所遇到的問題做到有效解決，實現對高速公路的智能化管理。所以綜合電力監控系統，又可以說是高速公路智能化管理問題的解決方法，主要是由監控計算機通信、計算機技術以及電力自動化單元模塊技術等多個部分所構成，形成一個網絡控制子系統來實現對高速公路現場的有效控制。

網絡控制子系統的控制功能的發揮離不開光纖以太主干環網的支持，同時在相關監控終端的利用下，還可以組建一個具有智能化性能的系統結構及集中管理模式，對高速公路實行智能化和集中化管理[1]。至于綜合電力系統的構建，具體可以從以下幾個方面來看。

1.1 中心管理站的構建

在整個綜合電力監控系統中，中心管理站可以說是其中的核心組成，又可以稱之為“監控中心”，在綜合電力監控系統中發揮著非常重要的指揮和監管作用，由此可以看出，中心管理站在整個系統中的重要地位，其功能應用需要在道路視頻監控中心配備和收費系統監控中心配備的支持下才能夠得以實現。從綜合電力監控系統的組建中可以看到，其中所需要用到的儀器設備較多，像大屏幕投影設備、視頻服務器以及監視設備和系統服務器等都需要使用到，這些儀器設備的使用共同組建了一個中心管理站，有著非常強大的功能，其中最大的一項功能就是能夠對高速公路的運行做到遠程監控。

針對于中心管理站的構建，不僅要保證功能的強大，同時還需要做好光纖以太網的合理設置，這主要是因為只有在光纖以太網的支持下才能夠完成綜合電力監控數據的傳輸，包括遙信數據和遙測數據等都能夠實現有效傳輸。除此之外，待數據傳輸到中心管理站以后，在相關監視設備的支持下，光纖以太網還可以實現遠程監控，發現數據并將其傳輸到遠程監控終端上，若能夠將其與監控工作站的網卡連接到一起，同樣還能夠完成數據共享和交流[2]。

值得注意的一點是，監控工作站和綜合電力監控系統所使用的操作系統是完全不同的。對于監控工作站，需要使用Window 操作系統；而至于綜合電力監控系統，則需要使用INTOUCH 軟件系統；而如果是實時數據庫，那么這時需要采用INSQL 系統。工作人員對此必須要有一個清楚的認識。

在綜合電力監控系統中，光纖以太網的應用主要體現在光纖以太主干網的應用上，基于光纖以太主干網的應用下，可以將高速公路收費站和互通樞紐以及服務區和隧道橋梁等站點之間有效連接到一起，這對于高速公路實時監控是非常有利的。

1.2 現場控制網絡子系統的構建

從現場控制網絡子系統中可以看到，主要是由LONWORKS 控制網絡技術和光纖以太網技術所構成，可以將綜合電力監控系統中的各功能模塊之間有效連接到一起，現場控制網絡子系統的構建成功，既可以有效滿足高速公路對布線的實際要求，同時對于綜合型電力監控系統的完成也是非常有幫助的，其主要優勢體現在能夠實現高效的報警傳輸及通信網絡傳輸等。

與其他網絡技術相比，LONWORKS 控制網絡技術具有一定特殊性特點，而正是因為這些特點，被廣泛應用到綜合電力監控系統和現場控制網絡子系統當中。其特點主要體現在以下6 個方面：①有著較遠的傳輸距離。以雙絞線為例，其傳輸距離可以達到2 700 m 左右。在這一過程中若將中繼器增設到其中，那么其傳輸距離要比2 700 m 更遠。基于LONWORKS控制網絡技術下的路由器可以掛帶很多個監控模板，經有關調查數據顯示，可以掛帶128 個，在這些控制模塊的支持下，可以很好地實現智能化和實時化控制。②基于LONWORKS 控制網絡技術的應用下，非電力線的傳輸距離超過了30 km，正是因為這一特點，在高速公路特長隧道中應用比較廣泛。③在LONWORKS控制網絡技術的支持下，對于第三方智能設備的形成發揮著重要積極促進作用。ATS、繼電保護和發電機等都屬于第三方智能設備[3]。④在LONWORKS 網絡控制技術的支持下，同樣還可以促進多種網絡拓撲結構的形成，更好地滿足工程需要。另外，對于拓撲形式的拓展也能夠起到很好的促進作用，在原有總線和環形的基礎上，還表現出了其他多種形式，如星型和自由拓撲等。對于其中的自由拓撲結構，比較適用于高速公路收費站和服務區；而總線拓撲結構，經常被選用到高速公路的隧道中。⑤LONWORKS 網絡控制技術的應用下，還能夠將綜合電力監控系統與光纖主干環網之間緊密連接到一起，而這也就充分體現出了LONWORKS 網絡控制技術的開放性特點，在這一過程中如果能夠將LONWORKS 控制網絡的分布式SERVER 結構或CLIENT 結構合理應用到綜合電力監控系統當中，那么則會賦予系統一個良好的故障報警上報功能，整個過程都是自動化的。⑥可供選擇的傳輸介質比較多，像雙絞線、同軸電纜或光纖等這些都是比較常見的傳輸介質，至于其他還有很多。

2 高速公路電力監控智能化管理技術的應用價值

2.1 在節能性方面發揮的作用

電力系統作為高速公路運行中的一個重要組成部分，其運行周期必須要保證連續性。所以從系統運行對電能的需求這一角度來看，基于電力智能化管理技術的合理應用下，可以充分發揮出系統運行的節能性，具體可以從以下2 個方面來看：①將電力系統在實際運行過程中受無功損耗影響而導致成本過高這一問題做到有效避免或減少；②在提高電力系統運行效率的同時，還可以實現高速公路運營成本的降低。

2.2 在可靠性方面發揮的作用

就人工操作與智能化操作相比，不僅所需成本較高，而且在操作誤差方面出現的概率也要相對更大一些，因此，必須要實現智能化操作。在智能化操作中電力監控智能化管理技術的應用，其主要作用就是保障電力系統運行的可靠性。在這一過程中通過將自動化傳感系統、控制系統及觸發式系統聯合使用，在一定程度上能夠將人工操作誤差有效避免，同時還可以實現對電力系統的實時監控，及時發現問題并作出有效調控[4]。

2.3 在遠程控制方面發揮的作用

從中國當前的高速公路運行中可以看到，普遍存在超運行負荷這一問題。從高速公路電力系統故障這一角度來看，受超運行負荷影響導致某一區域發生電力故障，這種情況下就可以應用電力監控智能化管理技術，借助其中智能化控制系統和網絡通信系統的應用，可以將局部故障設施設備進行有效隔離，防止對其他區域的供電情況和高速公路運行造成影響。另一方面，從遠程控制的操作響應周期這一角度來看，當遠程控制操作指令下達后的數秒內就可以作出響應，在第一時間有效解決故障問題，將故障問題所帶來的損失將至到最低。

3 高速公路供配電監控系統所包含的功能

高速公路供配電監控系統所包含的功能具體如下：①SCADA 功能，主要用于對電網運行狀態的遠程監控。例如，像隧道照明設備、高低壓供配電設備等都能夠實現自動化監視和控制。②具備GPS 天文衛星時鐘對時功能，這無論對于運行數據的管理，還是對于事件的分析都能夠帶來很大方便。③對智能設備能夠實現遠程監控和維護管理功能，將自備柴油發電機控制器和變壓器溫度控制器等設備與通信數據口接入，不僅可以做到遠程監控和維護，同時還可以發揮出定值單管理和保護定值查詢等多種功能。④具有電網分析和操作閉鎖功能[5]。基于電網的實際運行情況，可以實現對電流的準確計算以及對網絡拓撲的分析判斷，除此之外，基于配網開關、刀閘的實際運行狀態，還可以判斷出對電網安全造成威脅的相關操作，然后及時給予閉鎖處理。⑤可自動形成電壓、電流和電功率等分析報表和運行曲線，為電網運行狀況的統計提供重要依據支持。

4 高速公路電力監控智能化管理技術的應用要點

4.1 在監控中心模塊中的應用

在高速公路電力監控智能化管理技術的應用中可以看到，其中的監控中心模塊可以說是應用的核心，在一定程度上能夠對電力監控智能化管理技術的應用效果起到直接決定性影響。另外，還會影響到系統的安全管理。在監控中心模塊的設計和應用中，最為關鍵的一點就是要根據高速公路建設情況來選擇好合適的中心站。從監控中心模塊的設計這一角度來看，其中所涉及到的基礎設施較多，包括通信網絡控制中心、監控屏幕以及數據服務器等，這些都是其中的重要組成部分。其次，在進行通訊網絡的設計和應用中，必須要使用光纖網絡系統來傳輸數據，這樣做的主要目的就是為數據傳輸的準確性和可靠性提供重要保障。與此同時，在這一過程中還需要建立好多個數據中轉站，以此來用于實現多通道網絡信號的傳輸和反饋，通過將電力系統與用電設施有效結合到一起，在電力控制中心的作用下可以實現對數據傳輸過程的實時監控和調控，這對于數據傳輸穩定性和可靠性的提高同樣也發揮著重要意義。

4.2 在網絡通信模塊中的應用

從高速公路電力監控智能化控制技術的應用中可以看到，無論是數據中轉，還是數據傳輸，所使用的媒介都是網絡系統，正是因為如此，網絡通信模塊設計和應用同樣也可以說是系統運行中的一個重要核心部分。從網絡通信模塊設計這一角度來看，需要結合電力設施配置和傳輸區域的網絡建設情況來進行科學合理設計，在這一過程中不僅包含了安全方面的設計，同時還包括了數據抗干擾方面的設計，通過做好軟硬件設計和和應用，以此來為網絡通信模塊的安全穩定運行提供有力保障。

4.3 在主-子控制模塊中的應用

從高速公路運行中的用電設施這一角度來看，針對于單個硬件或系統的使用，是無法保證用電設施運行的安全性和可靠性，所以在面對這種情況下，主-子控制模塊的設計和應用就顯得尤為重要，簡單來說就是以太網作為媒介，建立多個通信中繼站，然后通過與監控中心之間的有效連接，來形成一個完整的系統模組智能控制。從具體的運行中可以看到，所采用的主要是網絡拓撲結構設計，基于這一結構設計，可以有效避免受單一模組設備應用影響下而導致網絡IP 地址發生沖突等問題情況的出現，保障監控系統及用電設備運行的安全、可靠性[6]。

4.4 在傳感預警模塊中的應用

從信息傳輸這一角度來看，傳感預警模塊的設計和應用也是非常有必要的，從某種角度來說，其是電力系統運行中的核心設施，通過合理設計并有效應用，在一定程度上能夠將受設備異動、誤動影響而導致安全事故的發生概率控制到最低。另外，還可以有效提高各類指令傳達的及時性和效率。

5 高速公路電力監控智能化管理技術應用應注意的問題

5.1 做好防雷、防風及接地處理

做好防雷、防風及接地處理非常重要，可以保障電力系統的安全穩定運行，是系統運行設計中的一項關鍵內容。根據高速公路電力設施的建設和分布情況，對防雷系統和接地系統進行全面優化。另外，還需要對高速公路供電線路防風偏裝置進行完善，在這一過程中需要加裝防風重錘，并采用連接接地網絡方式來實現。

5.2 及時更新電力設施設備，做好維護保養工作

高速公路電力監控智能化管理技術的有效應用，必須要在各類通信設備和智能開關及弱電網絡等支持下才能夠得以實現，所以從設備應用這一角度來看，做好設施設備的及時更新和維護保養也就顯得非常重要。需要制定檢修維護制度，并安排好具體檢修人員，定期對高速公路電力控制智能化管理系統開展檢修和維護保養工作。

6 結束語

通過上文分析可以清楚地看到，高速公路電力監控智能化管理技術的實施發揮著諸多優勢作用。

為了能夠將高速公路電力監控智能化管理技術的應用效果最大程度地發揮出來，不僅要對防雷、防風及接地等方面的工作進行優化，還要做好設施設備的更新和維護保養，以此來營造一種安全穩定的運行環境。